开辟多任务疆域，探究Linux内核进程调度内核(1)
2023-12-20 01:38:36
Linux内核进程调度是核心级的系统服务，它按照一定的策略，合理分配系统资源，确保程序能有序执行，最大化利用硬件资源。这章，我们将深入探究Linux内核进程调度器背后的实现原理，并探寻进程调度是如何确保系统有序执行。
一、进程调度器的概述：
Linux内核进程调度器是一个复杂且重要的系统组件，旨在有效地管理和调度计算机系统上的进程。它主要负责以下几个功能：
- 决定何时在处理器上运行进程
- 确定每个进程运行的优先级
- 在进程之间分配处理器时间
- 管理进程之间的同步和通信
二、调度器数据结构：
Linux内核进程调度器使用一系列数据结构来管理和跟踪进程。这些数据结构包括：
- 进程表：保存了系统中所有进程的信息，如进程ID、优先级、运行状态等。
- 运行队列：保存了所有正在运行或等待运行的进程。
- 就绪队列：保存了所有已准备好运行但尚未分配处理器的进程。
- 等待队列：保存了所有正在等待某个事件发生（如I/O操作完成）的进程。
三、处理优先级：
Linux内核进程调度器根据每个进程的优先级来确定其运行顺序。优先级越高，进程被调度的可能性就越大。进程优先级可以分为两类：
- 静态优先级：在进程创建时由系统分配，通常是根据进程的类型和重要性来确定。
- 动态优先级：根据进程的运行状况动态调整，如进程的CPU使用率、内存使用情况等。
四、核心调度程序：
核心调度程序是Linux内核进程调度器的核心组件，负责在进程之间分配处理器时间。它使用轮转法或时间片轮转法等算法来决定哪个进程应该在处理器上运行。核心调度程序还负责处理上下文切换，即在进程之间切换处理器时保存和恢复进程的寄存器和内存状态。
五、负载均衡：
Linux内核进程调度器还负责系统负载均衡，以确保处理器资源得到有效利用。它通过将进程分配到不同的处理器上或调整进程的优先级来实现负载均衡。
六、上下文切换：
当进程在处理器上运行时，需要将进程的寄存器和内存状态保存在内存中。当另一个进程被调度运行时，需要将保存在内存中的寄存器和内存状态恢复到处理器中。这个过程称为上下文切换。上下文切换开销较大，因此进程调度器尽量减少上下文切换的次数。
七、进程调度算法：
Linux内核进程调度器提供了多种进程调度算法，如先来先服务（FIFO）、轮转法（RR）、时间片轮转法（TSRR）、优先级调度算法等。不同的算法适用于不同的系统环境和应用程序。
八、总结：
Linux内核进程调度器是一个复杂的系统组件，它通过一系列数据结构、处理优先级、核心调度程序和上下文切换等机制来管理和调度进程，确保系统有序执行。理解进程调度器的实现原理对于理解Linux内核的运作至关重要。
